(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品を基板に実装する部品実装装置であって、
前記部品を保持するヘッドと、前記ヘッドを移動させる駆動機構とを有する駆動ユニットと、
前記駆動ユニットを搭載したフレーム構造体と、
前記フレーム構造体の振動を検出し、前記検出された振動による前記フレーム構造体の変位情報である第１の変位情報を出力する第１の出力手段と、
前記第１の変位情報に基き、前記駆動機構により移動する前記ヘッドの、前記フレーム構造体に対する位置を補償する補償手段と
を具備する部品実装装置。
【請求項２】
請求項１に記載の部品実装装置であって、
前記フレーム構造体を支持するベース部と、
前記ベース部の振動を検出し、前記検出された振動による前記ベース部の変位情報である第２の変位情報を出力する第２の出力手段とをさらに具備し、
前記補償手段は、前記第１の変位情報及び前記第２の変位情報に基き、前記駆動機構により移動する前記ヘッドの、前記フレーム構造体に対する位置を補償する部品実装装置。
【請求項３】
請求項１に記載の部品実装装置であって、
前記駆動ユニットは、複数の前記ヘッドを有し、
前記駆動機構は、前記複数のヘッドをそれぞれ独立して移動させ、
前記補償手段は、前記第１の変位情報に基き、前記駆動機構によりそれぞれ移動する前記ヘッドの、前記フレーム構造体に対する位置を補償する部品実装装置。
【請求項４】
請求項１に記載の部品実装装置であって、
前記補償手段は、前記ヘッドの位置情報について、前記第１の変位情報分オフセットされるように前記駆動機構を駆動させる部品実装装置。
【請求項５】
請求項２に記載の部品実装装置であって、
前記補償手段は、前記ヘッドの位置情報について、前記第１の変位情報及び前記第２の変位情報分オフセットされるように前記駆動機構を駆動させる部品実装装置。
【請求項６】
請求項１に記載の部品実装装置であって、
前記第１の出力手段は、
前記フレーム構造体の振動の加速度を検出する加速度センサと、
前記加速度値の積分演算により前記第１の変位情報を生成する生成手段と、
前記加速度センサにより検出される加速度値が閾値以下であるか否かを判定する判定手段と、
前記加速度値が前記閾値以下である場合、前記第１の変位情報をゼロリセットするリセット手段と
を有する部品実装装置。
【請求項７】
移動体と、前記移動体を移動させる駆動機構とを支持するフレーム構造体の振動により発生する、前記移動体の振動を制御する振動制御装置であって、
前記フレーム構造体の振動を検出し、前記検出された振動による前記フレーム構造体の変位情報を出力する出力手段と、
前記フレーム構造体の変位情報に基き、前記駆動機構により移動する前記移動体の、前記フレーム構造体に対する位置を補償する補償手段と
を具備する振動制御装置。
【請求項８】
移動体と、前記移動体を移動させる駆動機構とを支持するフレーム構造体の振動を検出し、
前記検出された振動による前記フレーム構造体の変位情報を出力し、
前記フレーム構造体の変位情報に基き、前記駆動機構により移動する前記移動体の、前記フレーム構造体に対する位置を補償する
振動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板等に部品を実装する部品実装装置、これに適用される振動制御装置及び振動制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子部品を基板上に実装する実装装置は、電子部品を保持し、水平移動するヘッドを備えている。ヘッドには、例えば電子部品を真空吸着するノズルが取り付けられ、ノズルが上下に移動することで、ノズルが基板に離接して電子部品を基板上に実装する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１に記載の実装装置では、ヘッド（１７）を移動可能に支持する、梁（１５）及びヘッド搭載桁（１６）等で構成されるフレームは、ヘッド（１７）の移動により振動する。ヘッド（１７）が電子部品を基板（１９）に実装している途中でも、フレームの振動が残っていると、基板に対する実装の位置精度が悪化する。そこで、高剛性のフレームが設計されたり、ヘッド（１７）の移動速度ができるだけ遅く設定されたりすることで、フレームの振動が残らないように工夫されている。しかしながら、ヘッド（１７）の移動速度が遅い場合、実装装置のスループットを向上させることが難しくなる。
【０００４】
一方、独立して駆動される２つのヘッドを備えた実装装置が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１５０６３８号公報（段落[００３２]、図１〜３）
【特許文献２】特許３４９４１５３号公報（段落[００３３]、図１〜４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記２つのヘッドは独立して駆動される場合、１つのヘッドが基板上に電子部品が実装しているときに、他方のヘッドが移動することで、フレームに振動が発生してしまう。したがって、このような問題を解決するために、例えば、フレームを支持するベース部（２）等の振動を検出し、その振動に対して逆方向の振動をベース部（２）に与えることで振動を制御（アクティブ制御）するシステムが備えられている。
【０００７】
しかし、その場合にもヘッドが動くときフレームは振動するので、ヘッドへの振動を完全には消しきれない。
【０００８】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、フレーム等の構造体が振動してもヘッド等の移動体を高精度に位置合わせすることができる部品実装装置、これに適用される振動制御装置及び振動制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る部品実装装置は、部品を基板に実装する部品実装装置であって、前記部品を保持するヘッドと、前記ヘッドを移動させる駆動機構とを有する駆動ユニットと、前記駆動ユニットを搭載したフレーム構造体と、前記フレーム構造体の振動を検出し、前記検出された振動による前記フレーム構造体の変位情報である第１の変位情報を出力する第１の出力手段と、前記第１の変位情報に基き、前記駆動機構により移動する前記ヘッドの位置を補償する補償手段とを具備する。
【００１０】
本発明では、フレーム構造体が振動しても、フレーム構造体の振動によるその変位情報に基きヘッドの位置が補償される。したがって、ヘッドの絶対的な移動位置が確保され、基板に対する高精度なヘッドの位置合わせが可能となる。
【００１１】
部品実装装置は、前記フレーム構造体を支持するベース部と、前記ベース部の振動を検出し、前記検出された振動による前記ベース部の変位情報である第２の変位情報を出力する第２の出力手段とをさらに具備し、前記補償手段は、前記第１の変位情報及び前記第２の変位情報に基き、前記駆動機構により移動する前記ヘッドの位置を補償する。本発明によれば、ベース部が振動したとしても、ヘッドの絶対的な移動位置が確保される。
【００１２】
例えば、前記補償手段は、前記ヘッドの位置情報について、前記第１の変位情報分オフセットされるように前記駆動機構を駆動させる。あるいは、前記補償手段は、前記ヘッドの位置情報について、前記第１の変位情報及び前記第２の変位情報分オフセットされるように前記駆動機構を駆動させる。
【００１３】
前記駆動ユニットは、複数の前記ヘッドを有し、前記駆動機構は、前記複数のヘッドをそれぞれ独立して移動させ、前記補償手段は、前記第１の変位情報に基き、前記駆動機構によりそれぞれ移動する前記ヘッドの位置を補償する。このように、ヘッドが複数設けられており、第１のヘッドが基板に部品を実装している途中に、第２のヘッドが移動してフレーム構造体が振動しても、ヘッドの絶対的な移動位置が確保される。
【００１４】
前記第１の出力手段は、前記フレーム構造体の振動の加速度を検出する加速度センサと、
前記加速度値の積分演算により前記第１の変位情報を生成する生成手段と、前記加速度センサにより検出される加速度値が閾値以下であるか否かを判定する判定手段と、前記加速度値が前記閾値以下である場合、前記第１の変位情報をゼロリセットするリセット手段とを有する。これにより、検出された加速度値の積分演算により第１の変位情報が生成される場合、積分の累積誤差の発生を抑制することができる。
【００１５】
本発明に係る振動制御装置は、移動体と、前記移動体を移動させる駆動機構とを支持するフレーム構造体の振動により発生する、前記移動体の振動を制御する振動制御装置であって、前記フレーム構造体の振動を検出し、前記検出された振動による前記フレーム構造体の変位情報を出力する出力手段と、前記フレーム構造体の変位情報に基き、前記駆動機構により移動する前記移動体の位置を補償する補償手段とを具備する。
【００１６】
本発明に係る振動制御方法は、移動体と、前記移動体を移動させる駆動機構とを支持するフレーム構造体の振動を検出し、前記検出された振動による前記フレーム構造体の変位情報を出力し、前記フレーム構造体の変位情報に基き、前記駆動機構により移動する前記移動体の位置を補償する。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、フレーム等の構造体が振動してもヘッド等の移動体を高精度に位置合わせすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施の形態に係る部品実装装置を示す正面図である。図２は、部品実装装置１の一部を破断した平面図である。図３は、その部品実装装置１を示す側面図である。
【００２０】
部品実装装置１は、ほぼ中央に設けられ回路基板９が配置される基板配置部４０と、基板配置部４０の例えば両側に設けられ、部品供給装置１４が配置される配置部６０とを備える。
【００２１】
部品実装装置１は、ベース部２と、ベース部２に支持されたフレーム構造体２０とを備えている。フレーム構造体２０は、ベース部２上に立設された複数の支柱４、及び、例えば２本の支柱４の間に架け渡された梁５を含む。支柱４は例えば４本設けられ、梁５は例えば２本設けられている。以降の説明では、梁５が延びる方向をＸ軸方向、水平面内でＸ軸に直交する方向をＹ軸方向、鉛直方向をＺ軸方向という場合もある。
【００２２】
フレーム構造体２０には、部品供給装置１４から電子部品１３を保持するヘッド３５（移動体）と、ヘッド３５を移動させる駆動機構３０とを含む駆動ユニットが搭載されている。ヘッド３５と、駆動機構３０に含まれる下記の移動部材６等は、それぞれ複数設けられ、例えば２つずつ設けられている。２つのヘッド３５の構成は同様であるので、以下のヘッド３５等の構成の説明では、特に２つのヘッド３５に着目する記載がない限り、１つのヘッド３５について説明する。
【００２３】
駆動機構３０は、典型的には、Ｙ軸方向に延設されＸ軸方向に移動可能な移動部材６と、移動部材６の両端部の上面に固定された被ガイド体１２と、梁５の下面にＸ軸方向に延設され、被ガイド体１２の移動をガイドするガイドレール１１とを有する。ガイドレール１１は、２つのヘッド３５（及び２つの移動部材６）に共通のものである。しかし、１つのヘッド３５（及び１つの移動部材６）ごとにガイドレール１１が備えられていてもよい。
【００２４】
このような駆動機構３０の構成により、移動部材６は、上記梁５に沿ってＸ軸方向に移動可能となっている。また、これにより、移動部材６に接続されたヘッド３５がＸ軸方向に移動可能となっている。なお、移動部材６を移動させるための駆動方式としては、例えば後述するようにボールネジ駆動機構が用いられるが、これに限られず、ベルト駆動機構、リニアモータ駆動機構、あるいはその他の駆動機構が用いられればよい。
【００２５】
ヘッド３５は、典型的には、吸着ノズル８、吸着ノズル８を保持するノズル保持部７と、ノズル保持部７を支持する支持部１８を有する。支持部１８は、移動部材６に接続されており、これにより、移動部材６の内部に設けられたボールネジの駆動によりヘッド３５はＹ軸方向に移動可能となっている。この場合も、ボールネジに限られず、ベルト駆動機構、リニアモータ駆動機構、あるいはその他の駆動機構が用いられればよい。
【００２６】
以上のような構成により、ヘッド３５は、Ｘ−Ｙ平面内で移動可能とされる。
【００２７】
基板配置部４０には、回路基板９を下から支持して固定する固定機構１０が配設されている。固定機構１０により、回路基板９の位置決めがなされる。本実施の形態では、基板配置部４０には、２枚の回路基板９が所定の間隔離れて配置されているが、配置される回路基板９の枚数は限られない。
【００２８】
ノズル保持部７は、支持部１８に吊り下げられるように設けられている。ノズル保持部７は、図示しない内蔵のモータによって正逆回転自在になっている。図１に示すように、ノズル保持部７の回転主軸ａ１は、Ｚ軸方向に対して傾斜した状態で設けられている。
【００２９】
ノズル保持部７の外周寄りの部分には、例えば１２個の上記吸着ノズル８が周方向に等間隔に配置されている。吸着ノズル８は、吸着ノズル８のそれぞれの軸線はノズル保持部７の回転主軸ａ１に対してそれぞれ傾斜するように、ノズル保持部７に装着されている。その傾斜は、吸着ノズル８の上端がノズル保持部７の回転主軸ａ１に近づいていく向きになっている。つまり、全体として１２本の吸着ノズル８はノズル保持部７に対して末広がり状になるように配設される。
【００３０】
吸着ノズル８はノズル保持部７に対してそれぞれ軸線方向に移動自在に支持されており、吸着ノズル８が後述する操作位置に位置されたときに図示しない押圧機構によって上方から押圧されて下降する。この押圧機構は、例えばカム機構、ボールネジ機構、ソレノイド、エア圧発生機構等、何でもよい。
【００３１】
図１において右端に位置した吸着ノズル８の軸線は、Ｚ軸方向を向くようになっており、その右端に位置した吸着ノズルが上記操作位置に相当する。そして操作位置に位置されかつ鉛直方向を向いた吸着ノズル８によって、電子部品１３が吸着され、あるいは離脱されるようになっている。
【００３２】
１枚の回路基板９に実装される電子部品１３の種類は複数ある。このように異なった電子部品１３を単一の種類の吸着ノズル８によって吸着し、実装することはできない。そこで、複数種類の吸着ノズル８が設けられ、それぞれ最適な吸着ノズルにより対応する電子部品１３を吸着し実装されるようになっている。電子部品１３としては、例えば、ＩＣチップ、抵抗、コンデンサ、コイル等、様々である。
【００３３】
吸着ノズル８は、例えば図示しないエアコンプレッサに接続されており、操作位置に位置された吸着ノズル８の先端部が所定のタイミングで負圧または正圧に切換えられる。これによってその先端部において電子部品１３が吸着され、または離脱される。
【００３４】
図２及び図３に示すように、固定機構１０によって位置決めされた回路基板９が占める領域が、部品実装領域Ｍを構成する。
【００３５】
図２に示すように、部品実装領域Ｍの左右両側に設けられた、部品供給装置１４の配置部６０には、複数の部品供給装置１４が着脱可能に設けられている。複数の部品供給装置１４は、例えばＸ軸方向に配列されている。例えば、一方の部品供給装置１４の配置部６０において４０個の部品供給装置１４が装着可能となっているが、部品供給装置１４の数は限られない。１つの部品供給装置１４は、典型的には、同種の多数の電子部品１３が収納されたキャリアテープを備えるテープフィーダである。部品供給装置１４は、これらの電子部品１３を必要に応じて上記吸着ノズル８に供給する。
【００３６】
部品供給装置１４には、部品供給装置１４ごとに種類の異なる電子部品１３が収納される。そして、回路基板９上のどの位置に実装される電子部品１３かによって、吸着ノズル８及び部品供給装置１４が選択され、その電子部品１３が吸着される。
【００３７】
なお、本実施の形態では、部品供給装置１４の配置部６０が部品実装領域Ｍの左右両側に設けられているが、部品実装領域Ｍの左右の一方のみに部品供給装置１４の配置部６０が設けられる形態であってもよい。
【００３８】
部品供給装置１４の一端部には部品供給口１５が設けられている。各部品供給装置１４は、その部品供給口１５が設けられた一端部が部品実装領域Ｍ側に向くように、部品供給装置１４の配置部６０に装着される。吸着ノズル８は、部品供給口１５を介して電子部品１３を取り出す。このように、電子部品１３が取り出されるときの吸着ノズル８、あるいはそのときのヘッド３５の領域（上記操作位置を含む領域）を部品供給領域Ｓとする。ヘッド３５は、操作位置に来た吸着ノズル８が部品供給領域Ｓと、部品実装領域Ｍと、これらの領域Ｓ、Ｍを結ぶ領域の範囲内を移動する。
【００３９】
ヘッド３５は、まず部品供給領域Ｓの上に移動し、ノズル保持部７に設けられている１２個の吸着ノズル８によって順次所定の電子部品１３を吸着する。そうすると、ヘッド３５が部品実装領域Ｍに移動し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動調整しながら回路基板９上の所定の位置に、吸着ノズル８によって吸着された部品を順次実装していく。ヘッド３５のＸ軸方向及びＹ軸方向の移動は、上記した移動部材６及び支持部１８により行われる。この動作を繰返すことによって、回路基板９上に電子部品１３が実装される。
【００４０】
本実施の形態では、２つのヘッド３５が設けられている。例えば図２中、右側に配置された各部品供給装置１４から一方のヘッド３５が電子部品１３を取り出し、左側に配置された各部品供給装置１４から他方のヘッド３５が電子部品１３を取り出してもよい。あるいは、一方のヘッド３５が、図２中、上側に配置された回路基板９に電子部品１３を実装し、他方のヘッド３５が、図２中、下側に配置された回路基板９に電子部品１３を実装してもよい。
【００４１】
図４は、部品実装装置１に適用される、本発明の一実施の形態に係る振動制御装置を示すブロック図である。
【００４２】
フレーム構造体２０には、上記駆動機構３０に含まれる、モータ３１、４１、これらのモータ３１、４１に接続され、移動部材６に接続されたボールネジ３２、４２が備えられている。図４では、部品実装装置１を模式的に示しており、典型的には、モータ３１（４１）及びボールネジ３２（４２）の間には、図示しないギアまたはカップリング等が備えられる。図４の説明では、ベース部２は、絶対座標系（つまり慣性系）に関して固定され、動かないものとする。
【００４３】
なお、以降の説明では、説明の便宜上、モータ３１に接続されたヘッド３５をヘッド３５ａとし、モータ４１に接続されたヘッド３５をヘッド３５ｂとする。また、説明の便宜上に、移動部材６及びヘッド３５ａを「ヘッドユニット４５ａ」とし、移動部材６及びヘッド３５ｂを「ヘッドユニット４５ｂ」とする。
【００４４】
振動制御装置１００は、フレーム構造体２０に設けられた、ヘッドユニットのＸ軸方向の位置を測定するリニアスケール３３、４３と、フレーム構造体２０の実質的にＸ軸方向の振動を検出し、その検出情報を出力する振動検出器３８とを有する。振動制御装置１００は、振動検出器３８から出力された検出情報と、リニアスケール３３、４３からそれぞれ出力された、ヘッド３５ａ、３５ｂの各位置情報（ヘッドユニット４５ａ、４５ｂの位置情報）とが入力される制御部３６を有する。
【００４５】
制御部３６は、入力された、振動の検出情報及びヘッド３５ａ、３５ｂの各位置情報に基き、所定の演算を行い、その演算データに基きモータ３１及び４１をそれぞれ駆動するモータドライバ３７及び４７を制御する。これにより、フレーム構造体２０が振動した場合であっても、モータ３１、４１の駆動によりヘッド３５ａ、３５ｂの位置が、絶対座標系において補償される。
【００４６】
振動検出器３８は、典型的には加速度センサであるが、速度センサ、変位センサ等であってもよい。加速度センサとしては、ピエゾ抵抗型、圧電型、静電容量型等、どのようなタイプのセンサであってもよい。加速度センサが用いられる場合、振動によるフレーム構造体２０の加速度値が検出情報として制御部３６に入力され、制御部３６は、例えばその加速度の２階積分の演算により、その変位情報を生成する。あるいは、振動検出器３８が変位センサである場合、振動検出器３８は検出情報として変位情報を出力し、これが制御部３６に入力される。すなわち、制御部３６の一部及び振動検出器３８のうち、少なくとも振動検出器３８により出力手段が構成される。
【００４７】
制御部３６は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備えている。ＣＰＵの代わりに、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等が用いられてもよい。
【００４８】
なお、回路基板９が、ベース部２に対して固定、つまり絶対座標系において固定される場合に、本実施形態に係る振動制御装置１００が適用されればよい。
【００４９】
以上のように構成された振動制御装置１００の動作を説明する。図５は、その動作を示すフローチャートである。以下、移動している方をヘッド３５ａとし、停止したままの方をヘッド３５ｂとする。
【００５０】
ヘッド３５ａが、図４において、例えばＸ軸方向における右方向に移動した場合、フレーム構造体２０は、そのヘッド３５ａの移動の反作用により左方向に移動する。その後、フレーム構造体２０は、バネ力により右方向へ戻る。このように、フレーム構造体２０は、所定の振動数、例えば２０〜５０Ｈｚ（この範囲に限られず、フレーム構造体２０の質量、形状等による。）で振動する。ヘッド３５ａがＸ軸方向の右及び左方向のうちいずれか一方へ移動している間に、フレーム構造体２０が上記振動数で振動するので、ヘッド３５ａが絶対座標系（ベース部２を基準とした固定系）で見ると、上記振動数で振動しながらＸ軸方向の右及び左方向のうちいずれか一方へ移動していることになる。また、フレーム構造体２０が振動すると、そのヘッド３５ｂを含むヘッドユニット４５ｂとフレーム構造体２０との摩擦抵抗力により、ヘッド３５ｂも振動する。本実施の形態に係る振動制御装置１００は、このようなヘッド３５ａ、３５ｂの振動を吸収しようとするものである。
【００５１】
振動検出器３８は、このフレーム構造体２０の振動を検出し、検出情報を出力する（ステップ１０１）。
【００５２】
制御部３６には、その検出情報が入力される。制御部３６は、その検出情報が加速度値であれば、その加速度値を２階積分し、変位情報を算出する（ステップ１０２）。つまり、この変位情報は、フレーム構造体２０の振動の振幅である。検出情報が速度値であれば、１階積分の演算でよく、検出情報が変位であれば積分演算は必要ない。
【００５３】
あるいは、検出情報が加速度値である場合に、制御部３６は、その加速度値の１階積分し速度値を算出してもよい。制御部３６は、この速度値の算出を所定の周期、つまり単位時間ごとに実行すれば、その単位時間ごとの変位情報を生成することができるからである。
【００５４】
制御部３６は、ヘッド３５ａを移動させるとき、リニアスケール３３からのヘッドユニット４５ａ（つまりヘッド３５ａ）の位置情報を、所定の周期で取得している。また、制御部３６は、停止したままのヘッド３５ｂの位置情報も、そのリニアスケール４３から、所定の周期で取得している。制御部３６は、ステップ１０２で変位情報を算出した後、リニアスケール３３及び３４から得られる各ヘッド３５ａ及び３５ｂの位置情報について、その変位情報分オフセットされるように、各モータ３１、４１の駆動をそれぞれ制御する（ステップ１０３）。
【００５５】
ステップ１０３では、典型的には、制御部３６は変位情報を算出した後、モータ３１の位置情報と、算出された変位情報とを加減算する。モータ４１についても同様である。制御部３６は、加減算された後の各位置情報を、それぞれのモータドライバ３７、４７を駆動するための情報として、モータドライバ３７、４７に出力する。これにより、モータドライバ３７、４７は、絶対座標系においてヘッド３５ａ及び３５ｂが振動しないようにして、ヘッド３５ａを移動させることができる。
【００５６】
例えば、今、ヘッド３５ｂが停止したまま、ヘッド３５ａが右方向に移動しているとする。その場合において、フレーム構造体２０が右（または左）に振れたとき、制御部３６は、位置情報からその変位情報を減算（または加算）した値の情報を、モータドライバ３７、４７に出力する。
【００５７】
以上のように、フレーム構造体２０が振動しても、フレーム構造体２０の振動によるその変位情報に基きヘッド３５の位置が補償される。したがって、ヘッド３５の絶対的な移動位置が確保され、回路基板９に対する高精度なヘッド３５の位置合わせが可能となる。
【００５８】
本実施の形態では、フレーム構造体２０が振動しても許容されるので、フレーム構造体２０の剛性を高める必要がない。
【００５９】
また、例えば、ヘッド３５ｂが停止したままの状態で、ヘッド３５ａが移動する場合、ボールネジ駆動の場合であれば、停止したままのヘッド３５ｂを絶対座標系で停止させておくためのエネルギーは、ごくわずかでよい。停止したままのヘッド３５ｂは、慣性の法則によりその位置に留まろうとするからである。この場合、振動制御装置１００が、停止したままのヘッド３５を絶対座標系で停止させておくためのエネルギーは、次の３つだけでよいことになる。
１．モータ及びボールネジを加減速するためのトルク、
２．ヘッドユニット及びボールネジの間の抵抗に対するトルク、及び、
３．ヘッドユニット及びガイドレール１１の間の抵抗に対するトルク、である。
【００６０】
これまでは、ヘッド３５ｂが停止したまま、ヘッド３５ａが移動するときの動作について説明した。両方のヘッド３５ａ、３５ｂが移動しているときにも、原理は同じである。両方のヘッド３５ａ、３５ｂが独立して動くことにより発生するフレーム構造体２０の振動は、２つの正弦波が重畳された波形、つまりフーリエ級数的に表現される。振動検出器３８として加速度センサが用いられる場合、加速度センサは、そのように重畳された振動を検出し、制御部３６は、それを２階積分することで、上記同様に変位情報が得られる。
【００６１】
ここで、振動検出器３８として加速度センサが用いられる場合、変位情報を生成するために２階積分されるが、累積誤差が大きくなる場合には、以下のようにすればよい。
【００６２】
例えば、制御部３６は、加速度センサの出力値が閾値以下、典型的には実質的に０m/s2になったときに、フレーム構造体２０の変位情報を０にリセットすればよい（判定手段、リセット手段）。フレーム構造体２０は１次の振動は正弦波になり、その２階積分では、マイナスの正弦波になるので、加速度が０のときは変位もゼロとなる。したがって、加速度が実質的に０のとき変位情報も０にリセットされることで、積分演算の累積誤差の発生を抑制することができる。
【００６３】
本実施の形態のように、複数のヘッド３５が備えられる場合、上記したようにフレーム構造体２０の振動は、単純な正弦波ではなくなる。しかし、全ての波形は、正弦波の組合せで表現することができるので、複数のヘッド３５が独立して同時に動いていても問題ない。つまり、フーリエ級数的な加算により得られる加速度Ａから、変位ｄを求めるためには、ｄ＝−Ｋ*Ａ（*は乗算を意味する。）により算出される。したがって、Ａ＝０のときは、結局ｄ＝０となる。
【００６４】
図６は、本発明の他の実施の形態に係る振動制御装置を示すブロック図である。
【００６５】
本実施の形態に係る振動制御装置２００と、図４に示した振動制御装置１００とで異なる点は、フレーム構造体２０だけでなくベース部２も、ヘッド３５ａ及び３５ｂのうち少なくとも一方がＸ軸方向で移動することによって、振動が発生する場合を想定したことである。
【００６６】
本実施の形態では、フレーム構造体２０には第１の振動検出器３８が取り付けられ、ベース部２には第２の振動検出器２８が取り付けられている。第２の振動検出器２８は、典型的には第１の振動検出器３８と同じものでよく、例えば両方とも加速度センサが用いられてもよい。しかし、第１の振動検出器３８及び第２の振動検出器がそれぞれ異なる種類のセンサが用いられてもよい。第２の振動検出器２８は、ベース部２の振動を検出し、その検出情報は制御部３６に入力される。
【００６７】
図７は、図６に示した振動制御装置２００の動作を示すフローチャートである。
【００６８】
第１の振動検出器３８は、フレーム構造体２０の振動を検出し、検出情報を出力する（ステップ２０１）。第２の振動検出器２８も同様に、ベース部２の振動を検出し、検出情報を出力する（ステップ２０２）。ステップ２０１及び２０２は、実質的に同期して実行されればよい。
【００６９】
制御部３６には、第１及び第２の振動検出器３８及び２８からの検出情報が入力される。制御部３６は、第１の振動検出器３８からの検出情報に基き、フレーム構造体２０の変位情報を算出する（ステップ２０３）。また、制御部３６は、第２の振動検出器２８からの検出情報に基き、ベース部２の変位情報を算出する（ステップ２０４）。制御部３６は、算出された２つの変位情報分、オフセットされるように、各モータ３１、４１の駆動をそれぞれ制御する（ステップ２０５）。
【００７０】
ステップ２０５では、典型的には、まず制御部３６は２つの変位情報を加算する（ステップ２０５）。この場合の２つの変位情報は、それぞれ正負両方の値を取り得る。つまり、フレーム構造体２０及びベース部２の両方が、Ｘ軸方向の右方向または左方向に動く場合、あるいは、互いに逆方向に動く場合がある。そして、制御部３６は、モータ３１の位置情報と、上記加算された後の変位情報とを加減算する。モータ４１についても同様である。制御部３６は、加減算された後の各位置情報を、それぞれのモータドライバ３７、４７を駆動するための情報として、モータドライバ３７、４７に出力する。これにより、モータドライバ３７、４７は、絶対座標系においてヘッド３５ａ及び３５ｂが振動しないようにして、ヘッド３５ａ及び３５ｂのうち少なくとも一方を移動させることができる。
【００７１】
以下、本実施の形態に係る振動制御装置１００または２００が、部品実装装置１に適用される場合に、ヘッド３５ａ及び３５ｂの移動時間が短縮され、スループットが向上する。この効果を、実際の部品実装装置１が有する各パラメータ（数値）を用いて説明する。具体的には、１つのヘッド３５が、例えば１２本の吸着ノズル８を有する場合について説明する。
（１）電子部品１３を吸着し、回路基板９に実装する動作のためにヘッド３５が停止している時間：２５ms
（２）吸着ノズル８を選択する時間：３３ms
（３）ヘッド３５が３０mm移動するのにかかる時間
ａ．２つのヘッド３５が搭載された従来の部品実装装置：１１３ms
ｂ．１つのヘッド３５のみ搭載された従来の部品実装装置：９３ms
ｃ．本実施の形態に係る振動制御装置が適用される場合の時間：６８ms
（４）１つの電子部品１３当りの、領域Ｓと領域Ｍを往復する時間
ａ．２つのヘッド３５が搭載された従来の部品実装装置：３０ms
ｂ．１つのヘッド３５のみ搭載された従来の部品実装装置：２０ms
これらの各基本時間を合算した時間がタクトとなり、タクトの逆数が能力を表すことになる。（２）と（３）について、（２）吸着ノズル８の選択と、（３）ヘッド３５の移動は同時にも可能であるので、この時間は、どんなに移動距離が短くても（２）の３３msは必要な時間になる。
【００７２】
つまり、１つの、電子部品１３の取り出し位置から、複数の電子部品１３（例えば１２個）連続で取り出される場合、取り出されている間はヘッド３５が移動する必要がない。この場合において、電子部品１３が回路基板９上の複数の近い箇所に１２個実装される場合には、次のようなタクトになる。（*は乗算を意味する。）
１．２つのヘッド３５が搭載された従来の部品実装装置：
（（１）＋（２））*２＋（４）＝（２５＋３３）*２＋３０＝１４６ms
２．１つのヘッド３５のみ搭載された従来の部品実装装置：
（（１）＋（２））*２＋（４）＝（２５＋３３）*２＋２０＝１３６ms。
【００７３】
上記タクトはカタログタクトと言われるものでかなり理想的な場合である。実際には（３）の移動時間によりタクトは遅くなる。ここでは単純に、電子部品１３の取り出し、電子部品の実装とも３０mmの移動を伴うとして計算すると次のようになる。
【００７４】
[従来]
１．２つのヘッド３５が搭載された従来の部品実装装置：
（（１）＋（３））*２＋（４）＝（２５＋１１３）*２＋３０＝３０６ms
２．１つのヘッド３５のみ搭載された従来の部品実装装置：
（（１）＋（３））*２＋（４）＝（２５＋９３）*２＋２０＝２５６ms
[本実施の形態]
１．２つのヘッド３５が搭載された本実施形態の部品実装装置：
（（１）＋（３））*２＋（４）＝（２５＋６８）*２＋３０＝２１６ms
２．１つのヘッド３５のみ搭載された本実施形態の部品実装装置：
（（１）＋（３））*２＋（４）＝（２５＋６８）*２＋２０＝２０６ms
となる。つまり本実施の形態による、ヘッド３５の単純な３０mm移動時の向上率は次のようになる。  
１．２つヘッド３５の場合：３０６ms／２１６ms＝１．４２、すなわち４２％の能力向上が認められる。  
２．１つヘッド３５の場合：２５６ms／２０６ms＝１．２４、すなわち２４％の能力向上が認められる。
【００７５】
このことは、部品実装装置１の基本能力の向上であり、効果を金額に直すのであれば部品実装装置全体の価格にこの向上率を掛けたものになる。つまり１０００万円の部品実装装置を考えると、１台当たり４２０万円の効果があると言える。
【００７６】
本発明に係る実施の形態は、以上説明した実施の形態に限定されず、他の種々の実施形態が考えられる。
【００７７】
図１〜図３、図４及び図６では、２つのヘッド３５を有する部品実装装置１について説明した。しかし、振動制御装置１００及び２００は、１つのヘッド３５のみ搭載された部品実装装置にも適用可能である。
【００７８】
上記の説明では、リニアスケール３３、４３が用いられたが、これに代えて、ロータリーエンコーダであってもよい。
【００７９】
また、振動制御装置１００及び２００は、部品実装装置１に限られず、フレーム構造体と、そのフレーム構造体に対して移動体とを備える装置の全てに適用可能である。その装置としては、例えば、露光装置、部品やワークを搬送する搬送装置等、何でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る部品実装装置を示す正面図である。
【図２】部品実装装置の一部を破断した平面図である。
【図３】部品実装装置を示す側面図である。
【図４】部品実装装置に適用される、本発明の一実施の形態に係る振動制御装置を示すブロック図である。
【図５】振動制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の他の実施の形態に係る振動制御装置を示すブロック図である。
【図７】図６に示した振動制御装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８１】
１…部品実装装置
２…ベース部
１３…電子部品
２０…フレーム構造体
２８…第２の振動検出器
３０…駆動機構
３１、４１…モータ
３５（３５ａ、３５ｂ）…ヘッド
３６…制御部
３８…（第１の）振動検出器
１００、２００…振動制御装置
【図１】
0004442694.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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